[发明专利]一种提高并网变流器故障穿越能力的有源阻尼控制方法

说明书

本发明公开了一种提高并网变流器故障穿越能力的有源阻尼控制方法，包括电压源型变流器的有源功率及无源功率控制方法和有源阻尼控制方法。所述有源功率及无源功率控制方法采用直流侧电容电压控制和交流电流控制的双闭环控制，所述有源阻尼控制方法采用虚拟有源电阻电感串联形式的阻尼控制。本发明可以提高并网变流器在电网故障条件下的穿越能力，降低电网故障条件下的交流侧电流扰动和直流侧电压扰动水平，提高并网变流器在电网故障条件下的运行可靠性。

技术领域

本发明属于高压大功率电力电子技术，特别涉及了一种并网变流器控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，以全控型功率器件和矢量控制技术为核心的电压源型变流器不仅具备控制方式灵活、有功功率和无功功率可以解耦控制、响应速度快的优点，而且还具有占地面积小、能量密度高和高度可控性和灵活性的特点，在国内外电力系统、新能源发电系统等领域受到广泛应用和关注。对于电压源型变流器的控制，一般是通过直流侧电容电压外环控制和交流侧输入电流内环控制的双环控制方式来实现。直流侧电容电压的外环控制实现电压源型变流器的直流侧电容电压稳定和有功功率的控制。交流侧输入电流的内环控制可以实现电压源型变流器输入电流的可调节控制，从而实现电压源型变流器有功功率和无功功率的解耦控制。根据电压源型变流器拓扑的结构特点，可以将电压源型变流器分为二电平、三电平和多电平三类。

由于电压源型变流器接入交流电网后会受到电网电压波动的影响，导致在电网故障时变流器的输入电流存在明显的波动。由于变流器交流侧和直流侧的功率耦合关系，在电网发生故障的时候，并网变流器的直流侧电容电压会产生波动，容易导致变流器的功率器件离开安全工作区，不利于并网变流器的稳定运行。传统的控制方法主要依靠提高交流电流控制环和直流侧电容电压控制环的带宽来提高响应跟踪速度，但是这将增加变流器的不稳定性，不利于变流器的长期运行可靠性。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种提高并网变流器故障穿越能力的有源阻尼控制方法，解决并网电压源型变流器在电网故障下的稳定性运行问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种提高并网变流器故障穿越能力的有源阻尼控制方法，包括电压源型变流器的有源功率及无源功率控制方法和有源阻尼控制方法；所述有源功率及无源功率控制方法采用直流侧电容电压控制和交流电流控制的双闭环控制，所述有源阻尼控制方法采用虚拟有源电阻电感串联形式的阻尼控制；电压源型变流器根据有源功率及无源功率控制方法，通过双闭环控制形成第一调制波电压信号v_m1；将交流输入电流i_s经低通滤波器后，通过虚拟有源电阻电感串联回路后形成第二调制波电压信号v_m2；将v_m1与v_m2相加后形成最终调制波电压信号v_m，将v_m经正弦脉宽调制器产生并网变流器控制信号，控制并网变流器功率器件的导通与关断。

进一步地，所述有源功率及无源功率控制方法，直流侧电容电压外环采用PI控制器，交流电流内环采用PR控制器；将直流侧电容电压参考值v_dcref与直流侧电容电压v_dc做差，得到第一误差信号，第一误差信号经过PI控制器，得到交流电流内环有功功率幅值参考值I_dref，交流电流内环有功功率幅值参考值I_dref乘以sinωt，得到交流电流内环有功功率参考值I_sref,d，将交流电流内环无功功率幅值参考值I_qref乘以cosωt，得到交流电流内环无功功率参考值I_sref,q，将I_sref,d与I_sref,q相加得到交流电流内环电流参考值I_sref，将交流输入电流i_s与交流电流内环电流参考值I_sref做差，得到第二误差信号，第二误差信号经过PR控制器，得到第一调制波电压信号v_m1，其中ω为交流电源的角频率，t为时间。